[发明专利]浮沉条件探究仪

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种物理教学仪器，特别是浮沉条件探究仪。

 

背景技术

 浮沉条件的探究、以及潜水艇在水中上浮下潜悬浮原理的教学是现有初中物理的重点内容，也是学生理解的难点。现有实验装置是：制作一个浮沉子，如在口服液玻璃瓶灌入适量的水，将一段吸管穿过口服液玻璃瓶的瓶塞插入管底；在透明大饮料瓶内装水（未装满），将浮沉子倒放在水中，拧紧大饮料瓶的瓶盖，手压大饮料瓶，瓶内气压增大，将水压进小玻璃瓶，小玻璃瓶的总重增加，重力稍大于浮力，小玻璃瓶下沉；松手后，大饮料瓶内气压减小，小玻璃瓶内水就向外流出，总重减小，实现上浮；当重力等于浮力时，小玻璃瓶在水面下处于悬浮状态。

该实验的缺点是：瓶内气压的大小很难捏压到合适，手指稍微用力，浮沉子就下沉；手指稍微减小点力度，浮沉子就上浮；实际上不能观察到重力等于浮力时的悬浮状态，悬浮仅仅存在于推理及想象之中。另外，饮料瓶上有棱角图案，挤压时，不容易观察浮沉子的进水、排水情况。

 

发明内容

本发明的目的是：为解决上述问题，提供一种可以真正达到悬浮状态的浮沉条件探究仪。

本发明所采用的技术方案是：一种浮沉条件探究仪，包括可装水的透明外筒及密封件、内置于透明外筒中的浮沉子，其特征是：所述密封件为橡胶塞，所述橡胶塞上插接有注射器，所述注射器的针头穿过所述橡胶塞伸入所述外筒内，所述注射器的活塞上连接有活塞伸缩控制机构，所述活塞伸缩控制机构固定在注射器的外筒上。

所述活塞伸缩控制机构由 中心开孔并设有内螺纹的螺帽板、螺纹式连接在螺帽板中心孔的螺纹推拉杆组成，所述螺纹推拉杆的内端伸入注射器内部并与所述活塞的端头处固定相连，以使得所述螺纹推拉杆的转动可带动所述活塞在旋转过程中 相对所述注射器作前进或后退的运动。

所述透明外筒为玻璃筒。

所述玻璃筒固定在竖立板上，所述竖立板下端固定有基座及配重。

采用上述结构后，旋转螺纹推拉杆，带动活塞向注射器内旋进，可向玻璃筒内打气，筒内气压增大，将筒内的水压进浮沉子内部，浮沉子总重增加，当重力大于浮力时，浮沉子下沉；反向旋转螺纹推拉杆，带动活塞旋出，可将玻璃筒内气体向外抽出，筒内气压减小，浮沉子内的水就部分地向外流出，浮沉子总重减小，当重力小于浮力时，浮沉子上浮。旋转螺纹推拉杆，可调节活塞在注射器内的位置，使筒内气压合适，可使浮沉子内的水量适当，也就是可以精确调节到使重力等于浮力，让浮沉子刚好在水面下处于稳定静止的悬浮状态。

本发明的有益效果是：将以前靠“手指感觉的挤压”改变筒内气压，改为“螺纹式控制注射器的活塞的旋出与旋进”，就可以“精确细微”地调节筒内的气压，实现浮沉子刚好在水面下处于“稳定静止”的悬浮状态，突破了以前不能悬浮的难题；外筒采用玻璃筒，透光度好，观察清晰；效果显著，学生兴趣高，结构简单，易于推广。

 

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1基座及配重，2连接板，3竖立板，4橡胶塞，5玻璃筒，6软塞，7玻璃内瓶，8透明管，9螺栓，10连接条，11注射器，12针头，13活塞，14外筒，15螺帽板，16螺纹推拉杆，17省力杆。

 

具体实施方式  

如图1所示，基座及配重1为金属材料件，质量较大，以降低整个装置的重心，增强稳定性，基座及配重1上固定有连接板2、及竖立板3，连接板2中心开孔以插接橡胶塞4，橡胶塞4套接在玻璃筒5的下端，玻璃筒5为两端开口的直筒，玻璃筒5通过连接条10、螺栓9与竖立板3相连。

玻璃筒5内装水，并留有适量空气，水中倒放有浮沉子，该浮沉子由玻璃内瓶7、位于瓶口的软塞6、和插接在软塞6内的透明管8构成，玻璃内瓶7约与普通口服液玻璃瓶的大小相当，透明管8约与普通吸管的粗细相当。

玻璃筒5的上端也插接有橡胶塞4，橡胶塞4内插接有注射器11的针头12，注射器11的外筒14的开口端（图1上端）横向固定有螺帽板15，螺帽板15的中心处开孔并设有内螺纹，以螺纹式连接螺纹推拉杆16，该螺纹推拉杆16的内端伸入注射器11内部并与活塞13的端头处固定相连，使得螺纹推拉杆16的转动可带动活塞13在旋转过程中 相对注射器11作前进或后退的运动。为省力方便地转动螺纹推拉杆16，在螺纹推拉杆16的上端开孔并插接有省力杆17。